Sắp tới có thể mình sẽ tiến hành nghiên cứu về photocatalyst trên nền chất bán dẫn oxide. Hướng nghiên cứu là khả năng xúc tác của chất bán dẫn oxide trong việc oxy hóa chất ô nhiễm trong nước thải và không khí dưới tác dụng của ánh sáng khả kiên. Nội dung công việc: Tổng hợp chất bán dẫn oxide và modify nó. Thử hoạt tính xúc tác. Tài liệu liên quan sẽ được cung cấp sau. Đây là hướng nghiên cứu mới, chưa có thiết bị để tiến hành nhưng hy vọng sẽ có. Từ khóa đế search: visible light induced photocatalysts. Hy vọng các bạn, đặc biệt là sinh viên hóa vơ cơ quan tâm và tìm hiểu
Xin gửi cho golddawn và mọi người 1 bài báo hay về mảng này photocatalysis on TiO2 surface: principles, mechanisms and selected results
File gần 4Mb nên mình up bằng USIt, khi nào die, ai cần thì cứ nói mình up lại nhé
còn đây là mục lục của bài báo, tham khảo trước nè
Uh, nếu vậu thì tốt. Kiếm được bài nào em cứ post len cho cac ban sinh vien khác. Đây cũng là một bài review khá tốt nhưng chưa đầy đủ. Hy vọng các bạn cứ mạnh dạn trao đổi.
Bài review rất hay . Bài review giải thích tất cả các quá trình của xúc tác quang hóa dựa vào sự kích thích điện tử và năng lượng trên chất bán dẫn TiO2 . Bài báo còn nói rõ cơ chế và những phản ứng trên pha khí H2 , O2 , CO ,CO2 , NO , SO2 , NH3 , H2S , sự oxy hóa những chất hữu cơ đơn giản , sự khử H2O -> H2 + O2 , sư ăn mòn bề mặt xúc tác và giới thiệu phản ứng trên pha rắn-lỏng …
“Năm 1972, Fujishima và Honda đã khám phá ra sự tách điện tử của điện cực TiO2 khi được chiếu photon. Sự kiện này đã mở ra một hướng mới trong xúc tác dị thể quang hóa.”
“Trong 1 hệ xúc tác dị thể , sự tác động của photon lên các phân tử và những phản ứng quang hóa chủ yếu xảy ra trên bề mặt.”
“Sự hiệu quả của xúc tác quang hóa dị thể phụ thuộc rất nhiều vào khả năng bị photon kích thích của chất nền và chất được phủ lên .Trong trường hợp chất nền oxide trơ,ko có tính quang hóa , thì điện tử di chuyển trên những phân tử chất bám trên chất nền.”
“xúc tác quang hóa dị thể được ứng dụng trong việc xử lý môi trường : sự oxy hóa những chất hữu cơ ô nhiễm . Sự oxy hóa này là hoàn toàn và ko có tính chọn lọc. TiO2 được photon kích thích trong vùng UV ( < 400nm ) và đang được xem là chất xúc tác hứa hẹn trong việc xử lý nước và khí. Nước và Oxygen là cần thiết trong quá trình oxy hóa quang học.Tuy nhiên ,có rất nhiều hiệu ứng động học được báo cáo bởi nhiều tác giả khác nhau cho nhiều hợp chất khác nhau.Trong hệ rắn-khí , sự oxy hóa quang học cần oxygen ,trong khi nước được dùng để loại bỏ những chất trung gian tích tụ trên bề mặt xúc tác , những chất này làm độc xúc tác. Trong hệ rắn TiO2 lơ lửng trong nước, nhóm OH* là tác nhân oxy hóa chính và oxygen là chất dọn đường cho electron quang hóa.Tuy nhiên ,trong hệ này , vẫn chưa có ai thực hiện đánh dấu đồng vị để xác định rõ vai trò của H2O và O2 trong những sản phẩm và phản ứng trung gian.Do vậy cần nhiều nghiên cứu để làm sáng tỏ cơ chế xúc tác quang hóa trong hệ TiO2 (rắn) trong nước này.”
Bên Vô Cơ , em quan tâm đến vấn đề :
- phương pháp điều chế
- ảnh hưởng của từng phương pháp điều chế đến hoạt tính , tính chất của TiO2
- có thể rút ra được mối tương quan thế nào giữa phương pháp điều chế đến bề mặt TiO2
Tuy rằng , tại Vn , TiO2 đã được điều chế và bán rất nhiều . Nhưng do xúc tác dị thể quang hóa được xét chủ yếu trên bề mặt chất rắn nên những nghiên cứu về phương pháp điều chế đem lại những mối liên quan bổ ích giữa hoạt tính - kích thước hạt - bề mặt .
Nếu có điều kiện , em muốn làm tiếp việc test hoạt tính xúc tác . Việc test hoạt tính xúc tác có lẽ nếu học Hóa Lý sẽ có điều kiện hơn .
Do vậy , em rất muốn có bài review về các phương pháp điều chế TiO2 , solgel , thin film , dip-coating ,calcination …
Em nghĩ Xúc tác quang hóa dị thể TiO2 ko mới , ( năm 1972 đã được phát hiện ) , nhưng nó còn nhiều ứng dụng chưa được khai thác :
- với tác nhân oxy hóa mạnh ( lỗ trống ) và tác nhân khử mạnh(e- ) , TiO2 có thể được ứng dụng nhiều hơn trong những phản ứng hữu cơ phức tạp , liệu có thể được ứng dụng trong hữu cơ với cơ chế gốc tự do ? ( ví dụ : trong những phản ứng điều chế hợp chất nhân thơm theo cơ chế gốc tự do )
- trong hệ xúc tác TiO2 (r) trong lỏng, dưới tác động của photon , điện tử xuất hiện ngay trong lòng lỏng đồng thể , điều này giúp cho phản ứng giữa những chất lỏng dễ dàng hơn do tạo được tâm phản ứng tích cực hơn, năng lượng hoạt hóa có thể thấp hơn . -Có thể cải tiến sự nhạy bề mặt TiO2 ko ? Có thể kết hợp những kim loại , oxide kim loại nào khác ko ? Ứng dụng Bán dẫn TiO2 thế nào ?
Em nghĩ việc điều chế TiO2 - xúc tác dị thể ko quá khó . Việc phủ TiO2 lên thin film hoặc lưới nhờ vào phương pháp sol-gel có thể thực hiện được . Nhưng quan trọng là việc kiểm định tính chất của nó , như kích thước hạt , độ đồng đều , anatase / rutile , khả năng quang hóa , độ dày … em nghĩ độ bám dính chắc cũng tốt.( có thể tăng khả năng bám dính bằng những chất gel hay polymer ? - nhưng đây ko phải là vấn để quan trọng nhất ) .
Em mong được giúp đỡ . ^^ Merci de m’avoir entendu.
Trong tổng hợp thin film TiO2, cái khó là làm tăng độ dày của lớp thin film lên cở micro. Nghĩa là lớp thin film phải vừa dày lại vửa xốp. Nếu dày quá, độ bám dính sẽ rất thấp và film bị crack (tiếng P là fisurre). DO vậy khi điều chế TiO2 bằng sol gel, người ta thường cho thêm template nhằm tăng độ xốp của film và cả độ bền của film đối với việc bị crack nữa. Về phần này em có thể xem thêm các bài về TiO2 anh đã viết. Việc tạo anatase khi điều chế bằng sol gel là gần như 100% khi mẫu được calcination khoảng 400°C, đây cũng gần như là nhiệt độ tối thiểu phải xử lý trong điều chế xúc tác.
Việc test hoạt tính thì cũng không có gì phức tạp đâu em ạ. Tùy phản ứng mà chúng ta dùng 1 analyseur thích hợp để theo dõi sự thay đổi của nống độ tác chất theo thời gian, nhiệt độ thôi Vd: Dùng Chomato, các máy phân tích riêng biệt cho từng chất… Cái này em không cần phải lo lắng nhiều Về việc các pp điều chế khác nhau như sol gel, CVD, précipitation, imprégnation ảnh hưởng đến cấu trúc thế nào thì anh chỉ em cách tìm hiểu thế này. Thông thường trong mỗi bài báo ở phần introduction rất hay có phần này, em tổng hợp vài bài sẽ có cái nhìn tổng quát thôi. Aqhl cũng có làm 1 bài nhỏ về phần này, nhưng không biết có còn không nữa.
Về montage sol gel dip coating thì rất đơn giản, chỉ có điều là xem giá thành hóa chất thế nào thôi Ti(OR)4 là précurseur. Do chất này rất háo nước nên phải tiến hành trong đk có khí trơ (Ar). montage của dip coating thì hết sức đơn giản, không có vấn đề gì.
CVD thì em thử sang hóa lý xem sao, principe của CVD thì hệt như xúc tác dị thể vậy, sẽ không khó để em nắm được. các pp khac thì là truyền thống rồi, chắc em cũng hiểu về các khái niêm, như điều khiển quá trình kết tinh, nhúng ướt rồi mà.
À, nếu em muốn làm về sol gel, phải nhớ là vai trò của acide đối với quá trình peptisation (keo tán) là hết sức quan trọng nhé!
Chúc em học giỏi
Anh Nguyên ơi, em đang làm về xúc tác quang hóa, anh gửi lại cho em bài báo ở trên nha 
Muốn làm xúc tác quang hóa đòi hỏi bạn phải biết kiến thức về electrochemistry of semiconductor. Bạn nên đọc tài liệu về phần này đã. Các tài liệu khác tôi sẽ gởi sau. Fundamentals of Semiconductor Electrochemistry and Photoelectrochemistry
Bản review trên thực sư là viết chưa có tốt lắm. Như thể là viết giữa chừng là bị hết ý. Các bạn nên tìm những bài review của những tác giả có tiếng tăm trong lãnh vực này. Phản ứng quang xúc tác xảy ra theo hai cơ chế khác nhau tùy thuộc vào sự tồn tại của các chất oxy hóa khử trung gian khác trong môi trường tiếp xúc. Để tôi gởi cho các bạn một bản review khác, hình như là của Hoffmann. Hoffmann, M.R ., Martin, S.T., Choi, W.Y., Bahnemann, D.W… 1995 ENVIRONMENTAL APPLICATIONS OF SEMICONDUCTOR PHOTOCATALYSIS Chemical Reviews 95 69 - 96
Cám ơn anh, em đang làm về ứng dụng của TiO2 trong quang hóa xúc tác nhưng chưa biết bắt đầu từ đâu. Đề tài của em chỉ là đề tài lý thuyết. Trong bài báo trên em thấy có Principle và Mechanisms nên muốn coi. Em cũng đang thắc mắc về nanotech có liên quan gì đến TiO2 trong quang hóa xúc tác ko hay đó là hai lĩnh vực tách rời nhau. Hiện tại em mới coi về band gap.
Nếu muốn xem principe và mecha, em có thể xem ở thread photocatalyst do aqhl mở, ở đó, em cũng có thể có thêm nhiều thông tin bổ ích. Câu hỏi của em về nanotech thì anh trả lời thế này: thin film dùng trong photocatalyst có bề dày vào khoảng vài trăm nano đến cở micro, vì vậy trong quá trình điều chế, khảo sát cấu trúc đều liên quan đến khảo sát ở kích cỡ nano… tigerchem và ptnk_Triz có học cùng với nhau không? nếu được, 2 bạn nên tiến hành làm đề tài theo nhóm, sẽ thuận lợi hơn nhiều. CHúc 2 bạn thuận lợi trong việc làm đề tài!
Mình mới đụng đến mảng này (photocatalysis on semiconductor) ,nhưng quả thật gặp nhiều khó khăn dù chỉ mục đích tiếp thu lý thuyết thuần túy.(không hề thực nghiệm) . Để tăng tường khả năng chuyển dịch điện tử trên bề mặt chất bán dẫn cụ thể là n type semiconductor khi bị chiếu sáng. Người ta thường phủ lênbèmặt chất bán dẫn chất cảm quang (photosensible) vậy mấy chú cảm quang ở đây là cụ thể như thế nào nhỉ.và nó cần có đặc điển ra răng…Mong các bác giúp đỡ/ :vanxin( :notagree
Em cũng đã đọc wa mảng này wa sách Trần Văn Nhân, sách này nói những định nghĩa cơ bản như sau: Chất cảm quang ( photosensitizer ) là chất có khả năng hấp thụ ánh sáng và truyền năng lượng tích lũy được cho phân tử khác qua va chạm phân tử chẳng hạn một vd điển hình của phản ứng hidro như sau: Khí hidro bình thường không tự phân ly thành 2 nguyên tử hidro vì không có khả năng hấp thụ ánh sáng ( trong suốt đôi với tia bức xạ ), tuy nhiên nếu hỗn hợp hidro và hơi thủy ngân được chiếu sáng bằng đèn hơi thủy ngân thì xảy ra phản ứng: Hg + photon –> Hg* Hg* + H2 –> 2H + Hg ở đây hơi Hg là chất cảm quang, nó có khả năng hấp thụ photon và truyền năng lượng đó cho phân tử hidro. Quá trình truyền năng lượng xảy ra dễ dàng do năng lượng cần thiết để phân ly hidro và năng lượng của trạng thái kích thích đầu tiên Hg* chênh lệch không lớn. Đó là định nghĩa cơ bản về chất cảm quang. Chất cảm quang được dùng trong hệ pin mặt trời (solar cell) gọi là dye sensiti. Những cye này thường là phức của kim loại chuyển tiếp hoặc hỗn hợp của phức kim loại chuyển tiếp và một số oxit khác (ZnO hoặc HgO) đóng vai trò như những chất phụ đệm gia cường tính cảm quang (doped ). Theo em được biết phức chuyển tiếp hiện nay người ta hay dùng là phức của Ru. Em chỉ biết nhiu đóa thui, có gì mấy anh chị chỉ thêm
Nói chung, lãnh vực quang xúc tác nói riêng và photoelectrochemistry nói riêng đòi hòi một backgroung thật vững về kiến thức chất rắn, lý thuyết điện hóa. Nói chung chung thì không được gì cả. Phải đọc thật nhiều và có cơ hội để làm thực nghiệm nữa. Ở Việt Nam điều này tuy khó nhưng giờ đây thì tôi nghĩ đã có những nền tảng để bắt đầu nghiên cứu thực tế và áp dung được rồi. Cô Kiều Xuân bên Hóa Vô Cơ chắc chắn sẽ cho sinh viên nghiên cứu trên cấu trúc TiO2 và biến tính TiO2 trong nam hoc này. Các bạn sinh viên có quan tâm thì nên đọc và tìm hiểu thêm tài liệu trên mạng. Nếu rảnh thì tôi sẽ hướng dẫn các bạn đọc có hệ thống về chủ đề này
Những yêu cầu được đặt ra cho photosensitizer, đó là:
- Phải hấp thụ mạnh ánh sáng trong vùng khả kiến.
- Phải hấp phụ mạnh trên bề mặt bán dẫn, ở đây, đương nhiên là sự hấp phụ hoá học, thông qua các liên kết gọi là ester bond như lúc trước aqhl đã giới thiệu.
- Có khả năng inject electron từ trạng thái kích thích vào conductive band của semiconductor.
Nói về chủng loại dye thì rất nhiều, theo như kết quả khảo sát của mình trên mấy tờ article có được, thì ko phải chỉ có phức chất của Ru, mà còn Re, Os, Fe, natural sensitizer (fruit, flower) … Tuy nhiên, nếu nói đến hiệu suất cao nhất thì vẫn là Ru, nhưng hơi đắt hơn so với các loại còn lại. Về cấu tạo chung của các photosensitizer complex, đa số đều có chung một dạng:
- Nguyên tử trung tâm được dùng thường là d6 transition metal, sở dĩ như vậy để tạo ra MLCT band (metal to ligand charge transfer) trong vùng ánh sáng khả kiến.
- Các anchoring ligand có hai chức năng, một là tạo liên kết ester với surface of semiconductor, mặt khác là những tâm hấp thụ ánh sáng. Các anchoring ligand sử dụng phổ biến thuộc họ polypyridine, đặc biệt là bipyridine
- Các ancillary ligand ko liên kết trực tiếp với semiconductor, và nó được dùng như thành phần thay đổi tích chất của complex, theo ý của researcher. Mặt khác, nó cùng làm ảnh hưởng đến MLCT band một phần. Công thức chung thường gặp: Cis-[Ru(dcbH2)2LL’] DcbH2 : dicarboxylic bipyridine (anchoring ligand) L và/hay L’ : tuỳ trường hợp (ancillary ligand)
Mô hình chung cho các complex trên như sau:
@Golddawn: em nghĩ muốn có background tốt về những lĩnh vực này thì ngoài việc đọc thêm cần phải thảo luận nhiều !!! Nên mong thầy có kinh nghiệm gì chia sẽ với tụi em luôn để mau tăng level !!! thanks thầy !!! :quatang(
Anh Nguyên ơi.Anh gửi cho em bài báo trên luôn nhé. Merci beaucoup!
Mấy anh cho em hỏi : bây giờ em làm thực nghiệm tổng hợp xúc tác quang hóa TiO2 trên bề mặt silicagen bằng cách hấp phụ TiO2 trên bề mặt silicagen.Em thắc mắc không biết qui trình tiến hành ra sao, (theo lý thuyết thì người ta co nhiều máy móc để hỗ trợ quá trình thực nghiệm nhưng điều kiện của em không được như vậy).Anh nào có cách gì hay thì xin chi giáo giùm và cho em xin một ít tài liệu về cách làm. Xin cảm ơn rất nhiều.(xin liên lạc trực tiếp hộp mail trung_hieu21@yahoo.com)
trùi, mình nghĩ bạn nên đầu tư đọc article để kiếm qui trình thôi ! Coi chi tiết nào, giai đoạn nào phù hợp với lab của mình thì theo ! Chứ hỏi thế này thì cái đề tài mất hay rùi ! hix ! :batthan (
may anh cho em hỏi: khi đưa TiO2 lên bề mặt chất mang Silicagel thì thường dùng thêm chất kết dính để đảm bảo độ kết dính.Anh nào biết những chất kết dính thường dùng là gì không?Nếu em dùng ximang trắng thì có ảnh hưởng gì đến xúc tác không?(hoạt tính, cấu trúc…)